一種高水頭用的耐磨水封橡膠及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種高水頭用的耐磨水封橡膠及其制備方法，屬于橡膠材料【技術領域】。包括有按重量份計的如下組分：天然橡膠100份、硫化劑4～6份、促進劑0.5～1份、氧化鋅4～6份、硬脂酸2～3份、炭黑55～65份、防老劑3.5～4.5份、軟化劑2～5份?，F(xiàn)有常規(guī)的超高水頭閘門水封干摩擦系數(shù)為0.08～0.13，水潤滑摩擦系數(shù)為0.10～0.15，拉伸強度為20。本發(fā)明水封的干摩擦系數(shù)為0.08，水潤滑摩擦系數(shù)為0.08，拉伸強度為27，具有高強度、高耐磨的特性，適用于超高水頭用高耐磨水封的生產(chǎn)。
【專利說明】一種高水頭用的耐磨水封橡膠及其制備方法
[0001]

【技術領域】
[0002] 本發(fā)明涉及一種高水頭用的耐磨水封橡膠及其制備方法，屬于橡膠材料技術領 域。
[0003]

【背景技術】
[0004] 門水封是水電工程閘門的一個重要組成部分，是保證閘門密閉封水、正常運行的 關鍵部件。好的閘門水封應該具有相對造價低、結構簡單、運行操作簡便、止水效果好、安 全、適用壽命長等優(yōu)點，要實現(xiàn)此效果，首先應解決的問題是水封的型式及于之相適應的材 質。閘門水封材料可以根據(jù)水頭高低和孔口大小等具體條件進行選擇，最常用的是橡膠閘 門水封。超高水頭(水深18(Γ250米）水封因承受的作用力相對于常規(guī)水封較大，其受磨程 度也相應比較大，目前國內(nèi)的超高水頭水封的強度及耐磨性能仍存在缺陷，需進一步提高。
[0005]


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明所要解決的技術問題是：解決超高水頭用的水封橡膠的強度及耐磨性能不 高的問題，對于組成及制備方法進行了改進，提出一種高水頭用的耐磨水封橡膠及其制備 方法。
[0007] 技術方案： 一種高水頭用的耐磨水封橡膠，包括有按重量份計的如下組分：天然橡膠100份、硫化 劑4?6份、促進劑0. 5?1份、氧化鋅4?6份、硬脂酸2?3份、炭黑55?65份、防老 劑3. 5?4. 5份、軟化劑2?5份。
[0008] 所述的炭黑是指Ν330炭黑。
[0009] 所述的硫化劑為硫磺或其預分散體。
[0010] 所述的促進劑為2-硫醇基苯并噻唑、二硫化二苯并噻唑中的其中一種或兩種的 混合物。
[0011] 所述的防老劑為防老劑4010ΝΑ、石蠟的一種或兩種的混合物。
[0012] 所述的軟化劑為機油。
[0013] 所述的耐磨水封橡膠中還包括有碳化硅3?5份。
[0014] 所述的碳化硅是經(jīng)過環(huán)氧樹脂包覆改性的。
[0015] 所述的環(huán)氧樹脂的環(huán)氧當量在150?250之間。
[0016] 所述的環(huán)氧樹脂是脂環(huán)族環(huán)氧樹脂，其環(huán)氧當量為180。
[0017] 所述的高水頭用的耐磨水封橡膠的制備方法，包括如下步驟： 第1步：使用天然橡膠，加入氧化鋅、硬脂酸、炭黑、防老劑、軟化劑通過混煉制得混煉 膠； 第2步：將混煉膠再單獨加入硫化劑、促進劑即得膠料； 第3步：將上述膠料返煉、預成型，得到預成型的膠料； 第4步：將聚四氟乙烯帶涂刷粘接劑，得到涂刷粘接劑的聚四氟乙烯帶； 第5步：將上述預成型的膠料和涂刷粘接劑的聚四氟乙烯帶放入模具，在平板硫化機 或鼓式硫化機進行硫化，即得。
[0018] 所述的第1步中，還加入碳化硅3?5份。
[0019] 有益效果 現(xiàn)有常規(guī)的超高水頭閘門水封干摩擦系數(shù)為〇. 08?0. 13,水潤滑摩擦系數(shù)為0. 10? 0. 15,拉伸強度為20。本發(fā)明水封的干摩擦系數(shù)為0. 08,水潤滑摩擦系數(shù)為0. 08,拉伸強度 為27,具有高強度、高耐磨的特性，適用于超高水頭用高耐磨水封的生產(chǎn)。
[0020]

【具體實施方式】
[0021] 實施例1 高水頭用的耐磨水封橡膠，由如下組分所制成：天然橡膠l〇〇Kg、硫化劑4 Kg、促進劑 〇. 5Kg、氧化鋅4 Kg、硬脂酸2Kg、炭黑55Kg、防老劑3. 5Kg、軟化劑2Kg ;炭黑是指N330炭黑， 硫化劑為硫磺，促進劑為二硫化二苯并噻唑，防老劑為防老劑4010NA，軟化劑為機油。
[0022] 制備方法包括如下步驟： 第1步：使用天然橡膠，加入氧化鋅、硬脂酸、炭黑、防老劑、軟化劑通過混煉制得混煉 膠，混煉溫度ll〇°C，混煉時間4min ; 第2步：將混煉膠再單獨加入硫化劑、促進劑即得膠料； 第3步：將上述膠料返煉、預成型，得到預成型的膠料，反煉溫度KKTC，時間3min ; 第4步：將聚四氟乙烯帶涂刷粘接劑，得到涂刷粘接劑的聚四氟乙烯帶； 第5步：將上述預成型的膠料和涂刷粘接劑的聚四氟乙烯帶放入模具，在平板硫化機 進行硫化，硫化溫度150°C，硫化時間30min，硫化壓力10 MPa,即得船閘用高耐磨水封橡 膠。
[0023] 實施例2 高水頭用的耐磨水封橡膠，由如下組分所制成：天然橡膠l〇〇Kg、硫化劑6 Kg、促進劑1 Kg、氧化鋅6 Kg、硬脂酸3 Kg、炭黑65 Kg、防老劑4. 5 Kg、軟化劑5 Kg;炭黑是指N330炭 黑，硫化劑為硫磺，促進劑為二硫化二苯并噻唑，防老劑為防老劑4010NA，軟化劑為機油。
[0024] 制備方法包括如下步驟： 第1步：使用天然橡膠，加入氧化鋅、硬脂酸、炭黑、防老劑、軟化劑通過混煉制得混煉 膠，混煉溫度120°C，混煉時間4?5min ; 第2步：將混煉膠再單獨加入硫化劑、促進劑即得膠料； 第3步：將上述膠料返煉、預成型，得到預成型的膠料，反煉溫度IKTC，時間4min ; 第4步：將聚四氟乙烯帶涂刷粘接劑，得到涂刷粘接劑的聚四氟乙烯帶； 第5步：將上述預成型的膠料和涂刷粘接劑的聚四氟乙烯帶放入模具，在平板硫化機 進行硫化，硫化溫度150°C，硫化時間30min，硫化壓力10 MPa,即得船閘用高耐磨水封橡 膠。
[0025] 實施例3 高水頭用的耐磨水封橡膠，由如下組分所制成：天然橡膠l〇〇Kg、硫化劑5Kg、促進劑 〇. 7Kg、氧化鋅5Kg、硬脂酸2 Kg、炭黑60Kg、防老劑4Kg、軟化劑4Kg ;炭黑是指N330炭黑， 硫化劑為硫磺，促進劑為二硫化二苯并噻唑，防老劑為防老劑4010NA，軟化劑為機油。
[0026] 制備方法包括如下步驟： 第1步：使用天然橡膠，加入氧化鋅、硬脂酸、炭黑、防老劑、軟化劑通過混煉制得混煉 膠，混煉溫度115°c，混煉時間4min ; 第2步：將混煉膠再單獨加入硫化劑、促進劑即得膠料； 第3步：將上述膠料返煉、預成型，得到預成型的膠料，反煉溫度105°C，時間3min ; 第4步：將聚四氟乙烯帶涂刷粘接劑，得到涂刷粘接劑的聚四氟乙烯帶； 第5步：將上述預成型的膠料和涂刷粘接劑的聚四氟乙烯帶放入模具，在平板硫化機 進行硫化，硫化溫度150°C，硫化時間30min，硫化壓力10 MPa,即得船閘用高耐磨水封橡 膠。
[0027] 對照例1 與實施例3的區(qū)別在于：未加入防老劑。
[0028] 高水頭用的耐磨水封橡膠，由如下組分所制成：天然橡膠lOOKg、硫化劑5Kg、促進 劑0. 7Kg、氧化鋅5Kg、硬脂酸2 Kg、炭黑60Kg、軟化劑4Kg ;炭黑是指N330炭黑，硫化劑為 硫磺，促進劑為二硫化二苯并噻唑，防老劑為防老劑4010NA，軟化劑為機油。
[0029] 制備方法包括如下步驟： 第1步：使用天然橡膠，加入氧化鋅、硬脂酸、炭黑、軟化劑通過混煉制得混煉膠，混煉 溫度115°C，混煉時間4min ; 第2步：將混煉膠再單獨加入硫化劑、促進劑即得膠料； 第3步：將上述膠料返煉、預成型，得到預成型的膠料，反煉溫度105°C，時間3min ; 第4步：將聚四氟乙烯帶涂刷粘接劑，得到涂刷粘接劑的聚四氟乙烯帶； 第5步：將上述預成型的膠料和涂刷粘接劑的聚四氟乙烯帶放入模具，在平板硫化機 進行硫化，硫化溫度150°C，硫化時間30min，硫化壓力10 MPa,即得船閘用高耐磨水封橡 膠。
[0030] 對照例2 與實施例3的區(qū)別在于：未加入軟化劑。
[0031] 高水頭用的耐磨水封橡膠，由如下組分所制成：天然橡膠l〇〇Kg、硫化劑5Kg、促進 劑0. 7Kg、氧化鋅5Kg、硬脂酸2 Kg、炭黑60Kg、防老劑4Kg ;炭黑是指N330炭黑，硫化劑為 硫磺，促進劑為二硫化二苯并噻唑，防老劑為防老劑4010NA，軟化劑為機油。
[0032] 制備方法包括如下步驟： 第1步：使用天然橡膠，加入氧化鋅、硬脂酸、炭黑、防老劑通過混煉制得混煉膠，混煉 溫度115°c，混煉時間4min ; 第2步：將混煉膠再單獨加入硫化劑、促進劑即得膠料； 第3步：將上述膠料返煉、預成型，得到預成型的膠料，反煉溫度105°C，時間3min ; 第4步：將聚四氟乙烯帶涂刷粘接劑，得到涂刷粘接劑的聚四氟乙烯帶； 第5步：將上述預成型的膠料和涂刷粘接劑的聚四氟乙烯帶放入模具，在平板硫化機 進行硫化，硫化溫度150°C，硫化時間30min，硫化壓力10 MPa,即得船閘用高耐磨水封橡 膠。
[0033] 實施例4 與實施例3的區(qū)別在于：還加入有碳化硅4Kg。
[0034] 高水頭用的耐磨水封橡膠，由如下組分所制成：天然橡膠lOOKg、硫化劑5Kg、促進 劑0. 7Kg、氧化鋅5Kg、硬脂酸2 Kg、炭黑60Kg、防老劑4Kg、軟化劑4Kg、碳化硅4Kg ;炭黑是 指N330炭黑，硫化劑為硫磺，促進劑為二硫化二苯并噻唑，防老劑為防老劑4010NA，軟化劑 為機油。
[0035] 制備方法包括如下步驟： 第1步：使用天然橡膠，加入氧化鋅、硬脂酸、炭黑、防老劑、軟化劑、碳化硅通過混煉制 得混煉膠，混煉溫度115°c，混煉時間4min ; 第2步：將混煉膠再單獨加入硫化劑、促進劑即得膠料； 第3步：將上述膠料返煉、預成型，得到預成型的膠料，反煉溫度105°C，時間3min ; 第4步：將聚四氟乙烯帶涂刷粘接劑，得到涂刷粘接劑的聚四氟乙烯帶； 第5步：將上述預成型的膠料和涂刷粘接劑的聚四氟乙烯帶放入模具，在平板硫化機 進行硫化，硫化溫度150°C，硫化時間30min，硫化壓力10 MPa,即得船閘用高耐磨水封橡 膠。
[0036] 實施例5 與實施例4的區(qū)別在于：是將碳化硅通過環(huán)氧樹脂進行包覆的。
[0037] 首先備取原料：高水頭用的耐磨水封橡膠，由如下組分所制成：天然橡膠lOOKg、 硫化劑5Kg、促進劑0. 7Kg、氧化鋅5Kg、硬脂酸2 Kg、炭黑60Kg、防老劑4Kg、軟化劑4Kg、碳 化硅4Kg ;炭黑是指N330炭黑，硫化劑為硫磺，促進劑為二硫化二苯并噻唑，防老劑為防老 劑4010NA，軟化劑為機油。
[0038] 再利用環(huán)氧樹脂對碳化硅進行包覆，方法如下：取碳化硅4Kg、脂環(huán)族環(huán)氧樹脂 (環(huán)氧當量130)、溶劑，在400轉/分的速度下攪拌2小時，混合均勻；然后加入固化劑和稀 釋劑，升溫至80°C，再在200轉/分的轉速下，攪拌4小時，將得到的粉末在50°C的烘箱中 烘干20個小時，得到環(huán)氧樹脂包覆的碳化硅。環(huán)氧樹脂的重量是碳化硅重量的8%，溶劑的 重量是碳化硅重量的I. 1倍，固化劑的重量是重量是碳化硅的重量的2%，稀釋劑的重量是 碳化硅重量的0. 4%。所述的固化劑是胺類固化劑，更優(yōu)選自二乙烯三胺、間苯二胺、二氨基 二苯基甲烷中的一種或者幾種的混合物，本實施例中采用二乙烯三胺；所述的稀釋劑選自 正丁基縮水甘油醚、1，4-丁二醇縮水甘油醚、三羥甲基丙烷縮水甘油醚、苯基縮水甘油醚、 2-乙基己基縮水甘油醚、間苯二酚雙縮水甘油醚中的一種或者幾種的混合物，本實施例中 采用苯基縮水甘油醚。所述的溶劑可以采用醇類溶劑，本實施例中采用乙醇。
[0039] 接下來，再進行橡膠組合物材料的制備： 第1步：使用天然橡膠，加入氧化鋅、硬脂酸、炭黑、防老劑、軟化劑、環(huán)氧包覆的碳化硅 通過混煉制得混煉膠，混煉溫度115°C，混煉時間4min ; 第2步：將混煉膠再單獨加入硫化劑、促進劑即得膠料； 第3步：將上述膠料返煉、預成型，得到預成型的膠料，反煉溫度105°C，時間3min ; 第4步：將聚四氟乙烯帶涂刷粘接劑，得到涂刷粘接劑的聚四氟乙烯帶； 第5步：將上述預成型的膠料和涂刷粘接劑的聚四氟乙烯帶放入模具，在平板硫化機 進行硫化，硫化溫度150°C，硫化時間30min，硫化壓力10 MPa,即得船閘用高耐磨水封橡 膠。
[0040] 性能試驗結果

【權利要求】
1. 一種高水頭用的耐磨水封橡膠，其特征在于，包括有按重量份計的如下組分：天然 橡膠100份、硫化劑4?6份、促進劑0. 5?1份、氧化鋅4?6份、硬脂酸2?3份、炭黑 55?65份、防老劑3. 5?4. 5份、軟化劑2?5份。
2. 根據(jù)權利要求1所述的高水頭用的耐磨水封橡膠，其特征在于：所述的炭黑是指 N330炭黑。
3. 根據(jù)權利要求1所述的高水頭用的耐磨水封橡膠，其特征在于：所述的硫化劑為硫 磺或其預分散體。
4. 根據(jù)權利要求1所述的高水頭用的耐磨水封橡膠，其特征在于：所述的促進劑為 2-硫醇基苯并噻唑、二硫化二苯并噻唑中的其中一種或兩種的混合物。
5. 根據(jù)權利要求1所述的高水頭用的耐磨水封橡膠，其特征在于：所述的防老劑為防 老劑40IONA、石蠟的一種或兩種的混合物。
6. 根據(jù)權利要求1所述的高水頭用的耐磨水封橡膠，其特征在于：所述的軟化劑為機 油。
7. 根據(jù)權利要求1所述的高水頭用的耐磨水封橡膠，其特征在于：所述的耐磨水封橡 膠中還包括有碳化娃約3?5份。
8. 根據(jù)權利要求7所述的高水頭用的耐磨水封橡膠，其特征在于：所述的碳化硅是經(jīng) 過環(huán)氧樹脂包覆改性的。
9. 根據(jù)權利要求8所述的高水頭用的耐磨水封橡膠，其特征在于：所述的環(huán)氧樹脂是 脂環(huán)族環(huán)氧樹脂，其環(huán)氧當量為150?250。
10. 權利要求1所述的高水頭用的耐磨水封橡膠的制備方法，其特征在于，包括如下 步驟：第1步：使用天然橡膠，加入氧化鋅、硬脂酸、炭黑、防老劑、軟化劑通過混煉制得混煉 膠；第2步：將混煉膠再單獨加入硫化劑、促進劑即得膠料；第3步：將上述膠料返煉、預成 型，得到預成型的膠料；第4步：將聚四氟乙烯帶涂刷粘接劑，得到涂刷粘接劑的聚四氟乙 烯帶；第5步：將上述預成型的膠料和涂刷粘接劑的聚四氟乙烯帶放入模具，在平板硫化機 或鼓式硫化機進行硫化，即得。
【文檔編號】C08K5/18GK104311904SQ201410619047
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年11月7日 優(yōu)先權日:2014年11月7日
【發(fā)明者】江文養(yǎng), 王敏, 周婷媛 申請人:南京東潤特種橡塑有限公司